第2章 海上石油平台类型

《海洋石油平台设计》课程设计目录第一章综述 (1)1.1 平台概述 (1)1.1.1 海洋平台的分类 (1)1.1.2海洋平台结构的发展历史及现状 (2)1.1.3海洋平台结构的发展趋势 (3)1.2 海洋环境荷载 (4)1.2.1海风荷载 (4)1.2.2海流荷载 (4)1.2.3波浪荷载 (5)1.2.4海冰荷载 (6)1.2.5地震作用 (6)1.3 ANSYS软件介绍 (7)1.3.1 ANSYS 的发展历史 (7)1.3.2 基本功能 (7)1.3.3分析过程 (8)第二章导管架平台整体结构分析 (12)2.1 导管架平台简介 (12)2.2 平台整体模型建立 (12)2.2.1工程实例基本数据: (12)2.2.2平台几何模型的建立 (13)2.3、波流耦合作用下导管架平台整体结构静力分析 (20)2.3.1结构整体静力分析 (20)2.3.2 静力结果分析 (23)2.4 导管架平台整体结构模态分析 (26)2.4.1结构模态计算 (26)2.4.2观察模态分析结果 (26)2.5 波浪作用下平台结构瞬态动力分析 (30)2.5.1瞬态动力分析 (30)2.5.2动力分析结果处理 (33)第三章平台桩腿与海底土相互作用模拟 (37)3.1 基础数据 (37)3.2前处理过程 (38)3.3静力求解计算 (42)3.4 结构模态分析 (47)第四章总结 (53)第一章综述1.1 平台概述海洋平台是一种海洋工程结构物,它为开发和利用海洋资源提供了海上作业与生活的场所。

随着海洋开发事业的迅速发展,海洋平台得到了广泛的应用,如海底石油和天然气的勘探与开发、海底管线铺设、海洋波浪能的利用、建造海上机场及海上工厂等。

目前应用海洋平台最为广泛的领域当属海上油气资源的勘探与开发。

用于海上油气资源勘探与开发的洋平台按功能划分主要分为钻井平台和生产平台两大类,在钻井平台上设有钻井设备,在生产平台上则设有采油设备。

海上固定平台安全规则(试行)第一章总则1.1根据中华人民共和国能源部(下称能源部)《海上石油天然气生产设施检验规定》(下称《油(气)生产设施检验规定》)和中华人民共和国石油工业部《海洋石油作业安全管理规定》，制定本《海上固定平台安全规则》(下称本《规则》)。

1.2本《规则》适用于中华人民共和国的内海、领海、大陆架及其他属于中华人民共和国海洋资源管辖海域内建设和使用的海上固定平台(下称平台)以及平台作业者和油(气)生产设施发证检验机构(下称发证检验机构)。

1.3平台设计、建造、安装和试运转等各个阶段及生产作业中都必须执行本《规定》的有关规定，并应遵守中华人民共和国的有关法律、法规，以保障平台安全作业的技术条件和人员生命、财产的安全以及防止造成海域环境污染。

1.4对于张力腿式、牵索塔式、混凝土重力式等其他类型平台下部结构的安全规则另行规定。

在该规则颁发之前，可采用所用的规范、标准，但其上部设施的设计、建造、安装和试运转及生产作业必须符合本《规则》的有关规定。

1.5平台废弃与拆除的有关规定另行颁发。

1.6本《规则》颁发前已投入使用的平台其技术条件应符合原来采用的规范、标准的要求、但其修理、改装、改建和平台作业中的检验，应执行本《规则》的有关规定。

1.7本《规则》为平台安全的主要规定，本《规则》未做规定的内容可使用规范、标准中的有关规定。

1.8本《规则》解释权和修改权属能源部。

1.9本《规则》自1992年5月1日起施行。

1.10本《规则》用语含义：“安全办公室”系指能源部海洋石油作业安全办公室。

“发证检验机构”系指能源部认可的油(气)生产设施发证检验机构。

“所用规范、标准”系指符合《油(气)生产设施检验规定》第十二条要求，由平台作业者在平台设计、建造、安装、生产作业中和发证检验机构在实施发证检验中所应用的技术规范、标准。

第二章平台布置第一节一般规定2.1.1平台应在油(气)田开发工程设计条件、钻井、修井工艺设计和(或)油(气)田生产总工艺流程设计及油(气)田开发工程设施总体布置(下称总体设计)的基础上进行设计，确定平台方位、尺度，对生产区、公用设施区、生活区进行合理布置，保证生产作业、人员生命及财产的安全，并力求经济合理。

海上固定平台安全规则目录第一章总则第二章平台布置第三章平台结构第四章防腐蚀第五章海上施工作业第六章钻井系统和油(气)生产工艺系统第七章通用机械设备及管系第八章起重机第九章电气设备及电缆第十章仪表及控制系统第十一章生活区第十二章直升机甲板设施第十三章防火结构及脱险通道第十四章火灾与可燃气体探测报警系统及消防系统第十五章逃生及救生装置第十六章助航标志及信号第十七章通信设备第十八章防污染及噪声、振动控制第十九章建造检验第二十章生产期检验第二十一章安全分析和安全管理系统第一章总则1.1 宗旨为了减少或避免平台在建造、安装、调试、投产和生产作业、检修、改造直至废弃的全过程中，可能出现的下列损失：人员伤亡,环境污染,设施破坏和财产损失。

根据《海上石油天然气生产设施检验规定》（下称《油（气）生产设施检验规定》）和《海洋石油作业安全管理规定》，制定本《规则》。

1.2 适用范围1.2.1 本《规则》适用于在中华人民共和国的内海、领海、大陆架以及其它属于中华人民共和国海洋资源管辖海域内, 建设和使用的海上固定平台(包括常规导管架平台, 简易平台和无人驻守平台等，下称平台）。

1.2.2 张力腿式、牵索塔式、混凝土重力式等其它类型固定平台其上部生产设施的设计、建造、安装和试运转及生产作业应符合本《规则》的有关规定。

1.2.3“浮式生产储油装置”的安全规则另行颁发。

在其正式颁布执行之前，浮式生产系统、浮式储油装置和其他移动式生产平台其上部设施可参照本规则执行。

1.2.4 平台废弃与拆除的有关规定另行颁布。

1.2.5 本《规则》为平台安全的主要规定; 本《规则》未做规定的内容可适用所用规范、标准中的有关规定。

本《规则》允许作业者依据平台实际条件, 依据先进的系统安全理论、方法和最新的技术, 遵循国外先进的海上设施安全条例和安全分析规范, 采取不同于本《规则》某些条款的安全对策。

如果作业者计划采取不同的对策, 应首先进行科学的和系统的安全分析, 用分析和数据证明所采取对策的可靠性, 证明该对策所承担的风险及其风险值符合最低合理可行的原则; 作业者还必须向中国海洋石油作业安全办公室(下称安全办公室)提出正式的书面专题申请, 并附安全分析文件, 待安全办公室批准后方可实施。

海洋石油工程海上石油生产设施石油工程学院第四章海上石油生产设施第二节固定平台生产系统第一节海洋采油概述第三节浮式生产系统第四节水下生产系统第五节海上生产系统的选择第六节海洋修井用特殊机具第三节浮式生产系统一、浮式生产系统的典型类型二、采油立管系统三、定位系统四、浮式生产系统的油气水处理系统五、浮式采油系统的优点浮式生产系统的典型类型这是70年代以来发展较快的一种生产系统。

它以移动式浮体为主体，在其上放置生产和处理设施，收集、计量和处理来自海底井的油气。

这种生产系统的出现，不仅加快了海上油气田的开发速度，而且可作为“早期生产系统”以降低开发费用，及早回收投资。

使过去用固定平台开发不经济的边际油田也能开发利用。

浮式生产系统的典型类型十多年来，这种系统得到了不断地完善和提高。

根据浮体型式的不同，逐步形成了以下几种类型浮式生产系统：(1)以半潜式平台为主体的浮式生产系统；(2)以油轮为主体的浮式生产系统；(3)以张力腿平台为主体的浮式生产系统；(4)以自升式平台为主体的浮式生产系统；浮式生产系统的典型类型1. 以半潜式平台为主体的浮式生产系统该种生产系统的主要特点是把采油设备(采油树等)、注水(气)设备和油气水处理等设备，安装在一艘经改装(或专建的)半潜式钻井船上。

它需另一油轮完成装油和卸油的功能。

油气从海底井经采油立管(刚性或柔性管)上至半潜式钻井船(常用锚链系泊)的处理设施，分离处理后经海底输油管线和单点系泊系统，进人贮油轮，再经穿梭油轮运走。

这种生产系统的优点是:稳定性好，可适用于恶劣的海况条件。

其缺点是甲板面积小，承载能力低，改装时间长，成本高。

浮式生产系统的典型类型以半潜式平台为土体的浮式生产系统浮式生产系统的典型类型2. 以油轮为主体的浮式生产系统该种生产系统的主要特点是把生产设备、注水(气)设备和油气水处理等设备安装在一艘具有贮油和卸油功能的油轮上。

油气从海底井出来后，经采油立管(刚性或柔性管)上至系泊于单点系泊之上的油轮，分离处理后，贮存在油轮的油舱内，经穿梭油轮运走。

海上平台修建方案背景介绍海上平台是指在海洋中修建的人工平台，广泛应用于海洋资源开发、海洋科学研究和海洋工程建设等领域。

海上平台的修建需要考虑多个因素，包括海洋环境条件、平台结构设计、施工工艺等。

本文将为大家介绍海上平台的修建方案。

海上平台的分类海上平台根据其用途和结构形式的不同，可以分为以下几种类型：1.石油钻井平台：主要用于海上石油开采和钻井作业。

2.海洋科学研究平台：用于海洋科学研究、海洋环境观测和气候监测等。

3.海上风力发电平台：用于利用海洋风能进行发电。

4.海上港口码头平台：用于海洋货运和船舶停靠。

海上平台的修建方案环境评估与选址在修建海上平台之前，需要进行详细的海洋环境评估，确定平台修建的可行性。

评估内容包括海洋水文、海洋地质、海洋生态等方面的调查分析。

选择合适的平台选址，考虑到水深、海流、风浪、海底地质等因素。

同时，还需注意与沿岸周边环境的协调。

平台结构设计平台结构设计是海上平台修建的重要环节，需根据平台类型和使用需求进行设计。

常见的平台结构包括浮式平台、半潜式平台和固定式平台。

浮式平台一般由浮筒和上部建筑物组成，适用于较浅海区的平台修建；半潜式平台通过水下部分浸没固定在海底，适用于中等水深的海域；固定式平台则通过桩基等方法直接固定在海底，适用于深水区域。

施工工艺海上平台的施工工艺通常分为以下几个步骤：1.土建施工：包括平台基础的建设，可以选择灌注桩、钢柱桩等形式进行固定。

2.上部建筑物的安装：根据平台类型，将平台上部建筑物进行装配，例如石油钻井平台需要安装钻井设备和生活设施。

3.浮筒或半潜式平台的沉放或浮起：浮式平台需要通过浮筒的充水和放水来控制其浮沉；半潜式平台通过调整浮力和重力的平衡来实现沉放和浮起的过程。

4.环境保护和安全设施的建设：修建海上平台还需设置相应的安全设施，包括消防设备、应急救生设备等，同时要注意防止对海洋生态环境的影响。

平台使用与维护海上平台建成后，需要进行使用和维护。

海洋钻井平台的分类海洋钻井平台（drilling platform）是主要用于钻探井的海上结构物。

平台上装钻井、动力、通讯、导航等设备，以及安全救生和人员生活设施，是海上油气勘探开发不可缺少的手段。

主要分为移动式平台和固定式平台两大类。

其中按结构又可分为：（1）移动式平台：坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台、张力腿式平台、牵索塔式平台（2）固定式平台：导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台坐底式钻井平台坐底式钻井平台又叫钻驳或插桩钻驳，适用于河流和海湾等30m以下的浅水域。

坐底式平台有两个船体，上船体又叫工作甲板，安置生活舱室和设备，通过尾郡开口借助悬臂结构钻井；下部是沉垫，其主要功能是压载以及海底支撑作用，用作钻井的基础。

两个船体间由支撑结构相连。

这种钻井装置在到达作业地点后往沉垫内注水，使其着底。

因此从稳性和结构方面看，作业水深不但有限，而且也受到海底基础(平坦及坚实程度)的制约。

所以这种平台发展缓慢。

然而我国渤海沿岸的胜利油田、大港油田和辽河油田等向海中延伸的浅海海域，潮差大而海底坡度小，对于开发这类浅海区域的石油资源，坐底式平台仍有较大的发展前途。

80年代初，人们开始注意北极海域的石油开发，设计、建造极区坐底式平台也引起海洋工程界的兴趣。

目前已有几座坐底式平台用于极区，它可加压载坐于海底，然后在平台中央填砂石以防止平台滑移，完成钻井后可排出压载起浮，并移至另一井位。

图为胜利二号坐底式钻井平台。

自升式钻井平台由平台自升式钻井平台由平台、桩腿和升降机构组成，平台能沿桩腿升降，一般无自航能力。

工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。

完井后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起，整个平台浮于海面，由拖轮拖到新的井位。

1953年美国建成第一座自升式平台，这种平台对水深适应性强，工作稳定性良好，发展较快，约占移动式钻井装置总数的1／2。

海上钻井平台概述海上钻井平台主要用于钻探井的海上结构物。

上装钻井、动力、通讯、导航等设备，以及安全救生和人员生活设施。

海上油气勘探开发不可缺少的手段。

主要有自升式和半潜式钻井平台。

①自升式钻井平台由平台、桩腿和升降机构组成，平台能沿桩腿升降，一般无自航能力。

1953年美国建成第一座自升式平台，这种平台对水深适应性强，工作稳定性良好，发展较快，约占移动式钻井装置总数的1／2。

工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。

完井后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起，整个平台浮于海面，由拖轮拖到新的井位。

②半潜式钻井平台上部为工作甲板，下部为两个下船体，用支撑立柱连接。

工作时下船体潜入水中，甲板处于水上安全高度，水线面积小，波浪影响小，稳定性好、自持力强、工作水深大，新发展的动力定位技术用于半潜式平台后，工作水深可达900～1200米。

半潜式与自升式钻井平台相比，优点是工作水深大，移动灵活；缺点是投资大，维持费用高，需有一套复杂的水下器具，有效使用率低于自升式钻井平台。

海上钻井平台主要特点和火灾危险性1．结构复杂，火灾蔓延快。

海上钻井平台内部结构十分复杂，为了满足生产、生活的需要，往往将一个大空间在分成多个房间，造成内部舱室紧凑、走道宽度狭小，层间高度低矮，楼梯坡度较大，出入口小，一旦发生火灾，极易造成火势迅速扩大蔓延。

2．可燃物较多，火灾荷载大。

由于平台舱室在装饰装修过程中，大量使用了可燃材料。

平台在生产过程中，需要使用大量油料；在试油期间，排放石油、天然气等易燃易爆物品，扩大了平台危险区，遇到火源极易引起火灾。

3．电机设备多，用电量大。

平台各种类型的钻井电机及生产辅助设备繁多，生活电器集中安放，部分电器线路还敷设嵌置在装饰层中，一旦电机设备、生活电器发生故障或电线超荷载、短路等，很容易造成火灾。

4．人员密集，相对孤立，易造成重大伤亡。

平台职工居住十分密集，外协人员还不时上平台，居住拥挤，且对平台通道不熟悉。